JPS63285986A - 固体レ−ザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスラブ形と称せられる細長な板状体に形成され
たＹＡＧ等のレーザ活性媒体をレーザ光の発振に用いた
固体レーザ装置に関する。

〔従来の技術〕

−ｍに固体レーザ装置はキセノン放電管やクリプトン放
電管などの励起光源からの光によって励起される。レー
ザ活性媒体はこの励起光中の特定な波長成分によって励
起されるので、励起光中の励起に有効でなと１光成分は
レーザ活性媒体中で結局は熱になってその中に蓄積され
る。従ってレーザ活性媒体はふつう冷却されるが、その
内部にはある温度分布が生じてそれに基づく熱歪みが発
生する。この熱歪みはレーザ光の位相を変化させる。

通常の円形断面をもついわゆるロンド形のレーザ活性媒
体では、その中心軸にピークをもつ温度分布になるから
、ロンド軸に平行なレーザ光の位相はその半径位置によ
って異なって来ることになり、レーザの発振モードが乱
れる原因になる。この乱れが著しい場合にはレーザ発振
が停止してしまうから、円ロンド形のレーザ活性媒体は
大出カレーザ用には余り通さない、これに対して前述の
スラブ形の固体レーザ装置では、レーザ活性媒体のもつ
１対の板面を全反射面に利用しなからレーザ活性媒体内
でレーザ光をジグザグ状に進ませるので、レーザ活性媒
体内に温度分布があってもレーザ光は温度の異なる場所
を遺りなから遣むことになり、熱歪みがレーザ光の位相
に与える影響が全体として平均化されるので、レーザの
発振モードが温度分布によって影響される度合いがずっ
と少なくなる。このため、スラブ形の固体レーザ装置は
大出力レーザに適するものとして有望視されている。

このスラブ形固体レーザ装置を大出力化するには大量の
レーザ光をレーザ活性媒体に与えてやらねばならないの
で、レーザ活性媒体内の発熱量が増加してその出力限界
が内部の熱歪みによる機械的な破壊しきい値によって決
まってしまう、従ってレーザ活性媒体を有効に冷却して
やる必要があり、またレーザ光の利用効率を極力上げて
レーザ活性媒体内の発熱量も減少させてやる要がある。

このため、スラブ形固体レーザ装置は閉鎖された容器内
にレーザ活性媒体と励起光源とを収納して純水等を用い
て強力な冷却を施すとともに励起光を容器外に逃げない
ように閉じ込めてその利用効率の向上が図られる。かか
る容器に収納された従来のスラブ形固体レーザ装置の例
を第３図に示す。

図示のようにレーザ活性媒体１は閉鎖された収納容器１
０の内部空間のほぼ中央部に配置されており、その断面
が方形の細長い板状体であって、その図の左右の端面は
斜端面１ａに形成されている。

このレーザ活性媒体１にその両板面１ｂから均等に励起
光ＥＬを与えるために、収納容器の内部空間の上下部に
はそれぞれ細長い放電灯である励起光源３．４がレーザ
活性媒体１に平行に配置されている。レーザ活性媒体１
や励起光ｍ３．４の収納容器１０の貫通部は０リング等
の手段で液密にシールされる。従って収納容器１０は冷
却媒体に対する液密な容器であってその内部空間には図
示しない導出入口を介して例えば純水が通流され、それ
によってレーザ活性媒体１と励起光源３．４が強制冷却
される。また収納容器１０の内面はすべて鏡面になって
おり、励起光ａ３．４からの励起光ｇＬは直接または内
面によって反射されてレーザ活性媒体１に入射される。

この励起光ＥＬに基づいて発生するレーザ光りはレーザ
活性媒体１の両板面１ｂによって全反射されながら図示
のようにジグザグ状に図の左右方向に進み、そのレーザ
活性媒体１の両斜端面１ａからの出射光にレーザ活性媒
体の軸に平行となる。これら両斜端面１ａに対向して部
分反射鏡である出力ミラー５と全反射鏡であるリアミラ
ー６が配！されており、よく知られているようにこれら
はレーザ共振系を形成して、レーザ光出力は図の右方に
向けて出射される。この出射レーザ光はレーザ活性媒体
１の断面に対応した方形断面を持ち、該断面内で均一な
強度分布を持ち、がっその位相もよく揃えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この従来の固体レーザ装置では図からもわかる
ようにレーザ活性媒体１の両端のかなりの部分が収納容
器１０の外側に突き出るかその壁の内に埋もれていて、
励起光ＥＬによって励起されない単にレーザ光用のｉ！
路になっている。この励起されない部分はふつうレーザ
活性媒体ｌのもつ体積中の２０〜３０％になり、固体レ
ーザ装置から高い出力を得るためには残りの７０〜８０
％の体積部に高密度で励起光を照射しなければならない
、レーザ活性媒体１に対して可能な限りの冷却を施す条
件下で励起光の照射密度を上げると当然その内部温度が
上昇してしまうから、この照射密度もレーザ活性媒体内
の熱歪みの許容比の範囲内でしか増加させることができ
ない、スラブ形固体レーザ装置は本来高出力用に適する
のであるが、このようにレーザ活性媒体の端部の励起光
によって励起されない部分が比較的多い問題点があり、
さらにその原因は容易にわかるようにレーザ活性媒体の
端面が斜端面に形成されていてその端部に鋭角部が存在
することから来ている。

本発明はこの問題点を解消してレーザ活性媒体がもつ体
積中の励起光によって励起されないいわば遊んでいる部
分の割合を減じることにより、レーザ光の出力を上昇さ
せることができる固体レーザ装置を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、前述のようにレーザ光が出入する１対の
斜端面とレーザ光を全反射させる１対の板面とをもつ細
長な板状体に形成されたレーザ活性媒体を閉鎖された収
納容器の内部空間のほぼ相同な半部の中間に配設すると
ともに、該内部空間半部のそれぞれに励起光源を配設す
るいわゆるスラブ形の固体レーザ装置に対して、内部空
間の両半部をレーザ活性媒体の両板面相互間のずれに応
じてレーザ活性媒体の軸方向に互いにずらせて形成し、
レーザ活性媒体をその両端部において収納容器の向かい
合う端板部にそれぞれ設けられたレーザ活性媒体の挿脱
可能な１対の取付孔の部位で伸縮自在に支承させ、かつ
該取付孔の部位においてレーザ活性媒体をその斜端面が
収納容器外に露出するように収納容器に着脱可能に取り
付けることによって達成される。

〔作用〕

前述のようにスラグ形の固体レーザ装置に用いられるレ
ーザ活性媒体はその端面が斜端面に形成されており、従
ってその１対の板面は軸方向に互いにずれている。斜端
面があってレーザ活性媒体の端部に鋭角部が存在するこ
とが前述のように励起光によって励起されない部分が多
くなる原因であるから、本発明においては上記の構成に
いうように固体レーザ装置の収納容器の内部空間の２個
の半部をレーザ活性媒体の両板面の相互ずれ分だけ互い
にずらせて形成してやる。これによって今まで励起光が
届かなかったレーザ活性媒体部分にも励起光が与えられ
るようになり、斜端面の存在による悪影響をほぼ完全に
打ち消すことができる。

次ぎに、レーザ活性媒体全体に励起光を与えるだけであ
ればレーザ活性媒体全体を収納容器の内部空間内に納め
てしまえばよいわけであるが、収納容器が閉鎖形である
以上レーザ活性媒体からのレーザ光を透明窓等を通して
外部に取り出してやらねばならなくなる。しかし、窓が
存在すると窓面でのレーザ光の反射が起きるなどの問題
が生じて、レーザの共振条件を整える上では必ずしも得
策でなく、収納容器の体格も大きくなってしまい、レー
ザ活性媒体の取り付けや取り外しも非常に不便になる。

このため、本発明の上記構成にいうようにレーザ活性媒
体の斜端面は必ず収納容器外に直接露出するようにその
端部を収納容器の端板部の取付孔の所で取り付けてやる
ようにする。

もちろん、このようにするとレーザ活性媒体の端部には
励起光が当たらない部分が若干でも残ることにはなるが
、実はこの端部に励起光を余り強く照射するとそこに熱
歪みが生じてレーザ活性媒体から外部に出射するレーザ
光に散乱が生じる問題があって、このいわば端効果を減
じる上ではレーザ活性媒体の端に若干でも励起光が余り
当たらない部分を残しておく方がむしろ望ましい、換言
すれば、本発明では上の端効果が過剰にならない程度に
レーザ活性媒体の端に励起光に対して陰になる部分を残
しておいてやるわけである。なお上記構成にいうように
、本発明においては、レーザ活性媒体はこの最小の端部
において取付孔により伸縮自在に支承され、それに無用
な機械的歪みが掛かって得られる最大出力が低下しない
ようにされる。さらに、レーザ活性媒体は収納容器への
取り付は取り外しが容易なようにその端部を取付孔の部
位において収納容器に着脱可能に取り付けられる。

以上の本発明の構成のもつ作用によって前述の所期の課
題が解決される。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の詳細な説明する。第１
図は本発明によるスラブ形固体レーザ装置の縦断面図で
あり、第２図はその正面図である。これらの図の前の第
３図と同じ部分には同じ符号が付されている。以下、従
来技術との重複部分は説明を省く。

第１図に示すように、この実施例における閉鎖された収
納容器１０は筒状部１１とその両側の１対の端板部１２
とで構成されており、この内の筒状部１１はずにで部分
ハンチングで示すようにその上下２個の半部１１ａ、　
Ｉｌｂを結合して作られており、その内部空間２０に面
する内周面は抛物線または楕円状面に形成されて励起光
源３．４からの励起光ＥＬを反射する鏡面に仕上げられ
ている。一方、端板部１２の方も上部１２ａ、下部１２
ｂおよび中間部１２ｃの３個の部分を結合して作られて
おり、それぞれ筒状部１１にねし走込などの手段で液密
に固定される。

両側の上部１２ａと下部１２ｂとには励起光源・３．４
を挿通する取付孔がそれぞれ設けられており、励起光源
３，４はこの取付孔の部分で０リング１４と押さえ板１
６により収納容器に液密に取り付けられる。各端板部１
２の中間部１２ｃは、第１図がらゎがるようにレーザ活
性媒体ｌの斜端面１ａに相応した折れ曲がった形状をも
っており、これにより収納容器１０の内部空間２０の上
半部２１と下半部２２とは図の左右方向すなわちレーザ
活性媒体の軸方向に互いにずらされている。このずれの
寸法はレーザ活性媒体１の端面が斜端面１ａであるため
にその画板面１ｂが相互にずれている寸法と等しくされ
る。

端板部１２のこの中間部１２ｃには、第２図かられかる
ようにその中央にレーザ活性媒体１を挿脱可能な取付孔
１３が横方向に細長に明けられている。

し・−ザ活性媒体１はこの取付孔１３に挿通された後、
第１図かられかるようにＯリング１４と中間部１２の外
面に適合するように折り曲げられた押さえ板１５によっ
て収納容器に液密に取り付けられるのであるが、第２図
に示されたようにその横の両側面には半円形の透明な熱
絶縁体２が接着等の手段で取り付けられている。これら
の熱絶縁体２はレーザ活性媒体１を専らその上下の板面
１ｂ側から冷却媒体により冷却させて、その内部に図の
横方向の温度勾配が発生しないようにするためのもので
、前述の端板部の中間部１２ｃに明けられた取付孔の両
端にもこの熱絶縁体２に適合するように丸みが付けられ
ている。この丸みによって前述の０リング１４はむりな
くレーザ活性媒体１の取付部の周縁を液密にシールする
ことができる。またこの０リング１４を押さえる押さえ
板１５はそのねじ穴１５ａを介して中間部１２ｃに簡単
なねじ止め等で取り付けられるので、レーザ活性媒体ｌ
は必要に応じて容易に収納容器から取り外すことができ
る。

このようにして収納容器１ｏに取り付けられたし一ザ活
性媒体１は、第１図かられかるようにその上側の板面１
ｂに左方にずらされた内部空間の半部２１内の励起光源
３からの励起光ＥＬをその端のごく一部を除くほぼ全域
に亘って受け、同様にその下側の板面１ｂには右方にず
らされた内部空間の半部２２内の励起光源４からの励起
光をそのほぼ全域に亘って受けることができる。従うて
、レーザ活性媒体ｌはその両端の鋭角部を除くその体積
のほぼ全体に亘って励起光ＥＬによって励起される。ま
た、この実施例ではレーザ活性媒体ｌはその両斜端面１
ａが押さえ板１５の外面とほぼ揃いかつ直接に収納容器
外に露出するように取り付けられているが、前述の端効
果をとくに下げる要があるときでも、図示の場合よりそ
の斜端面１ａが高々数鰭外部に突出するようにすること
でふつうは充分である。なお、図示されていないが、収
納容器１０の内部空間２０内は純水等の冷却媒体が充満
され、導出入口を介して循環されてレーザ活性媒体１と
励起光源３゜４とを冷却する。また、励起光ａ３．．ｉ
とレーザ活性媒体１との間には励起光中の紫外線成分を
遮蔽するフィルタ等も設けられるのがふつうであるが、
図示の簡単化のため省略されていることを諒解されたい
。

以上の実施例において、レーザ活性媒体１中の励起光に
対して陰になる部分は従来と比べて約り０％少なくなり
、これによって固体レーザ装置の最大許容レーザ光出力
を約１０％向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明かられかるように、本発明によればレーザ活
性媒体がもつ体積中の励起光源からの励起光により励起
されない部分が従来よりも減少されるので、レーザ活性
媒体に対する冷却条件とレーザ活性媒体の許容熱応力を
従来と同じとした条件で、励起光を受けるレーザ活性媒
体部分が増加した分にほぼ比例してスラブ形固体レーザ
装置のレーザ発振出力を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図が本発明に関し、第１図は本発明に
よるスラブ形の固体レーザ装置の縦断面図、第２図はそ
の正面図である。第３図は従来技術による同種の固体レ
ーザ装置の縦断面図である。 図において、 １：レーザ活性媒体、１ａ：レーザ活性媒体の斜端面、
ｌｂ：レーザ活性媒体の板面、２：レーザ活性媒体用熱
絶縁体、３．４：励起光源、５：出力ミラー、６：リア
ミラー、１０：収納容器、１１：収納容器の筒状部、ｌ
ｌａ、　ｌｌｂ：筒状部の上下半部、１２：収納容器の
端板部、１２ａ、１２ｂ：端板部の上、下部、１２ｃ：
＃Ａ板部の中間部、１３：レーザ活性媒体用取付孔、１
４：０リング、１５，１６：押さえ板、２０：内部空間
、２１，２２：内部空間の半部、ＥＬ：励起光、Ｌ：し
第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）レーザ光が出入する１対の斜端面とレーザ光を全反
   射させる１対の板面とをもつ細長な板状体に形成された
   レーザ活性媒体を閉鎖された収納容器の内部空間のほぼ
   相同な半部の中間に配設するとともに、該内部空間半部
   のそれぞれに励起光源を配設してなる固体レーザ装置で
   あって、内部空間の両半部をレーザ活性媒体の両板面相
   互間のずれに応じてレーザ活性媒体の軸方向に互いにず
   らせて形成し、レーザ活性媒体をその両端部において収
   納容器の向かい合う端板部にそれぞれ設けられたレーザ
   活性媒体の挿脱可能な１対の取付孔の部位で伸縮自在に
   支承させ、かつ該取付孔の部位においてレーザ活性媒体
   をその斜端面が収納容器外に露出するように収納容器に
   着脱可能に取り付けるようにしたことを特徴とする固体
   レーザ装置。